arch/x86/mm/ioremap.c

   1 /*
   2  * Re-map IO memory to kernel address space so that we can access it.
   3  * This is needed for high PCI addresses that aren't mapped in the
   4  * 640k-1MB IO memory area on PC's
   5  *
   6  * (C) Copyright 1995 1996 Linus Torvalds
   7  */
   8
   9 #include <linux/bootmem.h>
  10 #include <linux/init.h>
  11 #include <linux/io.h>
  12 #include <linux/module.h>
  13 #include <linux/slab.h>
  14 #include <linux/vmalloc.h>
  15
  16 #include <asm/cacheflush.h>
  17 #include <asm/e820.h>
  18 #include <asm/fixmap.h>
  19 #include <asm/pgtable.h>
  20 #include <asm/tlbflush.h>
  21 #include <asm/pgalloc.h>
  22
  23 enum ioremap_mode {
  24         IOR_MODE_UNCACHED,
  25         IOR_MODE_CACHED,
  26 };
  27
  28 #ifdef CONFIG_X86_64
  29
  30 unsigned long __phys_addr(unsigned long x)
  31 {
  32         if (x >= __START_KERNEL_map)
  33                 return x - __START_KERNEL_map + phys_base;
  34         return x - PAGE_OFFSET;
  35 }
  36 EXPORT_SYMBOL(__phys_addr);
  37
  38 #endif
  39
  40 int page_is_ram(unsigned long pagenr)
  41 {
  42         unsigned long addr, end;
  43         int i;
  44
  45         /*
  46          * A special case is the first 4Kb of memory;
  47          * This is a BIOS owned area, not kernel ram, but generally
  48          * not listed as such in the E820 table.
  49          */
  50         if (pagenr == 0)
  51                 return 0;
  52
  53         /*
  54          * Second special case: Some BIOSen report the PC BIOS
  55          * area (640->1Mb) as ram even though it is not.
  56          */
  57         if (pagenr >= (BIOS_BEGIN >> PAGE_SHIFT) &&
  58                     pagenr < (BIOS_END >> PAGE_SHIFT))
  59                 return 0;
  60
  61         for (i = 0; i < e820.nr_map; i++) {
  62                 /*
  63                  * Not usable memory:
  64                  */
  65                 if (e820.map[i].type != E820_RAM)
  66                         continue;
  67                 addr = (e820.map[i].addr + PAGE_SIZE-1) >> PAGE_SHIFT;
  68                 end = (e820.map[i].addr + e820.map[i].size) >> PAGE_SHIFT;
  69
  70
  71                 if ((pagenr >= addr) && (pagenr < end))
  72                         return 1;
  73         }
  74         return 0;
  75 }
  76
  77 /*
  78  * Fix up the linear direct mapping of the kernel to avoid cache attribute
  79  * conflicts.
  80  */
  81 static int ioremap_change_attr(unsigned long vaddr, unsigned long size,
  82                                enum ioremap_mode mode)
  83 {
  84         unsigned long nrpages = size >> PAGE_SHIFT;
  85         int err;
  86
  87         switch (mode) {
  88         case IOR_MODE_UNCACHED:
  89         default:
  90                 err = set_memory_uc(vaddr, nrpages);
  91                 break;
  92         case IOR_MODE_CACHED:
  93                 err = set_memory_wb(vaddr, nrpages);
  94                 break;
  95         }
  96
  97         return err;
  98 }
  99
 100 /*
 101  * Remap an arbitrary physical address space into the kernel virtual
 102  * address space. Needed when the kernel wants to access high addresses
 103  * directly.
 104  *
 105  * NOTE! We need to allow non-page-aligned mappings too: we will obviously
 106  * have to convert them into an offset in a page-aligned mapping, but the
 107  * caller shouldn't need to know that small detail.
 108  */
 109 static void __iomem *__ioremap(resource_size_t phys_addr, unsigned long size,
 110                                enum ioremap_mode mode)
 111 {
 112         unsigned long pfn, offset, last_addr, vaddr;
 113         struct vm_struct *area;
 114         pgprot_t prot;
 115
 116         /* Don't allow wraparound or zero size */
 117         last_addr = phys_addr + size - 1;
 118         if (!size || last_addr < phys_addr)
 119                 return NULL;
 120
 121         /*
 122          * Don't remap the low PCI/ISA area, it's always mapped..
 123          */
 124         if (phys_addr >= ISA_START_ADDRESS && last_addr < ISA_END_ADDRESS)
 125                 return (__force void __iomem *)phys_to_virt(phys_addr);
 126
 127         /*
 128          * Don't allow anybody to remap normal RAM that we're using..
 129          */
 130         for (pfn = phys_addr >> PAGE_SHIFT; pfn < max_pfn_mapped &&
 131              (pfn << PAGE_SHIFT) < last_addr; pfn++) {
 132                 if (page_is_ram(pfn) && pfn_valid(pfn) &&
 133                     !PageReserved(pfn_to_page(pfn)))
 134                         return NULL;
 135         }
 136
 137         switch (mode) {
 138         case IOR_MODE_UNCACHED:
 139         default:
 140                 /*
 141                  * FIXME: we will use UC MINUS for now, as video fb drivers
 142                  * depend on it. Upcoming ioremap_wc() will fix this behavior.
 143                  */
 144                 prot = PAGE_KERNEL_UC_MINUS;
 145                 break;
 146         case IOR_MODE_CACHED:
 147                 prot = PAGE_KERNEL;
 148                 break;
 149         }
 150
 151         /*
 152          * Mappings have to be page-aligned
 153          */
 154         offset = phys_addr & ~PAGE_MASK;
 155         phys_addr &= PAGE_MASK;
 156         size = PAGE_ALIGN(last_addr+1) - phys_addr;
 157
 158         /*
 159          * Ok, go for it..
 160          */
 161         area = get_vm_area(size, VM_IOREMAP);
 162         if (!area)
 163                 return NULL;
 164         area->phys_addr = phys_addr;
 165         vaddr = (unsigned long) area->addr;
 166         if (ioremap_page_range(vaddr, vaddr + size, phys_addr, prot)) {
 167                 free_vm_area(area);
 168                 return NULL;
 169         }
 170
 171         if (ioremap_change_attr(vaddr, size, mode) < 0) {
 172                 vunmap(area->addr);
 173                 return NULL;
 174         }
 175
 176         return (void __iomem *) (vaddr + offset);
 177 }
 178
 179 /**
 180  * ioremap_nocache     -   map bus memory into CPU space
 181  * @offset:    bus address of the memory
 182  * @size:      size of the resource to map
 183  *
 184  * ioremap_nocache performs a platform specific sequence of operations to
 185  * make bus memory CPU accessible via the readb/readw/readl/writeb/
 186  * writew/writel functions and the other mmio helpers. The returned
 187  * address is not guaranteed to be usable directly as a virtual
 188  * address.
 189  *
 190  * This version of ioremap ensures that the memory is marked uncachable
 191  * on the CPU as well as honouring existing caching rules from things like
 192  * the PCI bus. Note that there are other caches and buffers on many
 193  * busses. In particular driver authors should read up on PCI writes
 194  *
 195  * It's useful if some control registers are in such an area and
 196  * write combining or read caching is not desirable:
 197  *
 198  * Must be freed with iounmap.
 199  */
 200 void __iomem *ioremap_nocache(resource_size_t phys_addr, unsigned long size)
 201 {
 202         return __ioremap(phys_addr, size, IOR_MODE_UNCACHED);
 203 }
 204 EXPORT_SYMBOL(ioremap_nocache);
 205
 206 void __iomem *ioremap_cache(resource_size_t phys_addr, unsigned long size)
 207 {
 208         return __ioremap(phys_addr, size, IOR_MODE_CACHED);
 209 }
 210 EXPORT_SYMBOL(ioremap_cache);
 211
 212 /**
 213  * iounmap - Free a IO remapping
 214  * @addr: virtual address from ioremap_*
 215  *
 216  * Caller must ensure there is only one unmapping for the same pointer.
 217  */
 218 void iounmap(volatile void __iomem *addr)
 219 {
 220         struct vm_struct *p, *o;
 221
 222         if ((void __force *)addr <= high_memory)
 223                 return;
 224
 225         /*
 226          * __ioremap special-cases the PCI/ISA range by not instantiating a
 227          * vm_area and by simply returning an address into the kernel mapping
 228          * of ISA space.   So handle that here.
 229          */
 230         if (addr >= phys_to_virt(ISA_START_ADDRESS) &&
 231             addr < phys_to_virt(ISA_END_ADDRESS))
 232                 return;
 233
 234         addr = (volatile void __iomem *)
 235                 (PAGE_MASK & (unsigned long __force)addr);
 236
 237         /* Use the vm area unlocked, assuming the caller
 238            ensures there isn't another iounmap for the same address
 239            in parallel. Reuse of the virtual address is prevented by
 240            leaving it in the global lists until we're done with it.
 241            cpa takes care of the direct mappings. */
 242         read_lock(&vmlist_lock);
 243         for (p = vmlist; p; p = p->next) {
 244                 if (p->addr == addr)
 245                         break;
 246         }
 247         read_unlock(&vmlist_lock);
 248
 249         if (!p) {
 250                 printk(KERN_ERR "iounmap: bad address %p\n", addr);
 251                 dump_stack();
 252                 return;
 253         }
 254
 255         /* Finally remove it */
 256         o = remove_vm_area((void *)addr);
 257         BUG_ON(p != o || o == NULL);
 258         kfree(p);
 259 }
 260 EXPORT_SYMBOL(iounmap);
 261
 262 #ifdef CONFIG_X86_32
 263
 264 int __initdata early_ioremap_debug;
 265
 266 static int __init early_ioremap_debug_setup(char *str)
 267 {
 268         early_ioremap_debug = 1;
 269
 270         return 0;
 271 }
 272 early_param("early_ioremap_debug", early_ioremap_debug_setup);
 273
 274 static __initdata int after_paging_init;
 275 static __initdata pte_t bm_pte[PAGE_SIZE/sizeof(pte_t)]
 276                                 __attribute__((aligned(PAGE_SIZE)));
 277
 278 static inline pmd_t * __init early_ioremap_pmd(unsigned long addr)
 279 {
 280         /* Don't assume we're using swapper_pg_dir at this point */
 281         pgd_t *base = __va(read_cr3());
 282         pgd_t *pgd = &base[pgd_index(addr)];
 283         pud_t *pud = pud_offset(pgd, addr);
 284         pmd_t *pmd = pmd_offset(pud, addr);
 285
 286         return pmd;
 287 }
 288
 289 static inline pte_t * __init early_ioremap_pte(unsigned long addr)
 290 {
 291         return &bm_pte[pte_index(addr)];
 292 }
 293
 294 void __init early_ioremap_init(void)
 295 {
 296         pmd_t *pmd;
 297
 298         if (early_ioremap_debug)
 299                 printk(KERN_INFO "early_ioremap_init()\n");
 300
 301         pmd = early_ioremap_pmd(fix_to_virt(FIX_BTMAP_BEGIN));
 302         memset(bm_pte, 0, sizeof(bm_pte));
 303         pmd_populate_kernel(&init_mm, pmd, bm_pte);
 304
 305         /*
 306          * The boot-ioremap range spans multiple pmds, for which
 307          * we are not prepared:
 308          */
 309         if (pmd != early_ioremap_pmd(fix_to_virt(FIX_BTMAP_END))) {
 310                 WARN_ON(1);
 311                 printk(KERN_WARNING "pmd %p != %p\n",
 312                        pmd, early_ioremap_pmd(fix_to_virt(FIX_BTMAP_END)));
 313                 printk(KERN_WARNING "fix_to_virt(FIX_BTMAP_BEGIN): %08lx\n",
 314                         fix_to_virt(FIX_BTMAP_BEGIN));
 315                 printk(KERN_WARNING "fix_to_virt(FIX_BTMAP_END):   %08lx\n",
 316                         fix_to_virt(FIX_BTMAP_END));
 317
 318                 printk(KERN_WARNING "FIX_BTMAP_END:       %d\n", FIX_BTMAP_END);
 319                 printk(KERN_WARNING "FIX_BTMAP_BEGIN:     %d\n",
 320                        FIX_BTMAP_BEGIN);
 321         }
 322 }
 323
 324 void __init early_ioremap_clear(void)
 325 {
 326         pmd_t *pmd;
 327
 328         if (early_ioremap_debug)
 329                 printk(KERN_INFO "early_ioremap_clear()\n");
 330
 331         pmd = early_ioremap_pmd(fix_to_virt(FIX_BTMAP_BEGIN));
 332         pmd_clear(pmd);
 333         paravirt_release_pt(__pa(bm_pte) >> PAGE_SHIFT);
 334         __flush_tlb_all();
 335 }
 336
 337 void __init early_ioremap_reset(void)
 338 {
 339         enum fixed_addresses idx;
 340         unsigned long addr, phys;
 341         pte_t *pte;
 342
 343         after_paging_init = 1;
 344         for (idx = FIX_BTMAP_BEGIN; idx >= FIX_BTMAP_END; idx--) {
 345                 addr = fix_to_virt(idx);
 346                 pte = early_ioremap_pte(addr);
 347                 if (pte_present(*pte)) {
 348                         phys = pte_val(*pte) & PAGE_MASK;
 349                         set_fixmap(idx, phys);
 350                 }
 351         }
 352 }
 353
 354 static void __init __early_set_fixmap(enum fixed_addresses idx,
 355                                    unsigned long phys, pgprot_t flags)
 356 {
 357         unsigned long addr = __fix_to_virt(idx);
 358         pte_t *pte;
 359
 360         if (idx >= __end_of_fixed_addresses) {
 361                 BUG();
 362                 return;
 363         }
 364         pte = early_ioremap_pte(addr);
 365         if (pgprot_val(flags))
 366                 set_pte(pte, pfn_pte(phys >> PAGE_SHIFT, flags));
 367         else
 368                 pte_clear(NULL, addr, pte);
 369         __flush_tlb_one(addr);
 370 }
 371
 372 static inline void __init early_set_fixmap(enum fixed_addresses idx,
 373                                         unsigned long phys)
 374 {
 375         if (after_paging_init)
 376                 set_fixmap(idx, phys);
 377         else
 378                 __early_set_fixmap(idx, phys, PAGE_KERNEL);
 379 }
 380
 381 static inline void __init early_clear_fixmap(enum fixed_addresses idx)
 382 {
 383         if (after_paging_init)
 384                 clear_fixmap(idx);
 385         else
 386                 __early_set_fixmap(idx, 0, __pgprot(0));
 387 }
 388
 389
 390 int __initdata early_ioremap_nested;
 391
 392 static int __init check_early_ioremap_leak(void)
 393 {
 394         if (!early_ioremap_nested)
 395                 return 0;
 396
 397         printk(KERN_WARNING
 398                "Debug warning: early ioremap leak of %d areas detected.\n",
 399                early_ioremap_nested);
 400         printk(KERN_WARNING
 401                "please boot with early_ioremap_debug and report the dmesg.\n");
 402         WARN_ON(1);
 403
 404         return 1;
 405 }
 406 late_initcall(check_early_ioremap_leak);
 407
 408 void __init *early_ioremap(unsigned long phys_addr, unsigned long size)
 409 {
 410         unsigned long offset, last_addr;
 411         unsigned int nrpages, nesting;
 412         enum fixed_addresses idx0, idx;
 413
 414         WARN_ON(system_state != SYSTEM_BOOTING);
 415
 416         nesting = early_ioremap_nested;
 417         if (early_ioremap_debug) {
 418                 printk(KERN_INFO "early_ioremap(%08lx, %08lx) [%d] => ",
 419                        phys_addr, size, nesting);
 420                 dump_stack();
 421         }
 422
 423         /* Don't allow wraparound or zero size */
 424         last_addr = phys_addr + size - 1;
 425         if (!size || last_addr < phys_addr) {
 426                 WARN_ON(1);
 427                 return NULL;
 428         }
 429
 430         if (nesting >= FIX_BTMAPS_NESTING) {
 431                 WARN_ON(1);
 432                 return NULL;
 433         }
 434         early_ioremap_nested++;
 435         /*
 436          * Mappings have to be page-aligned
 437          */
 438         offset = phys_addr & ~PAGE_MASK;
 439         phys_addr &= PAGE_MASK;
 440         size = PAGE_ALIGN(last_addr) - phys_addr;
 441
 442         /*
 443          * Mappings have to fit in the FIX_BTMAP area.
 444          */
 445         nrpages = size >> PAGE_SHIFT;
 446         if (nrpages > NR_FIX_BTMAPS) {
 447                 WARN_ON(1);
 448                 return NULL;
 449         }
 450
 451         /*
 452          * Ok, go for it..
 453          */
 454         idx0 = FIX_BTMAP_BEGIN - NR_FIX_BTMAPS*nesting;
 455         idx = idx0;
 456         while (nrpages > 0) {
 457                 early_set_fixmap(idx, phys_addr);
 458                 phys_addr += PAGE_SIZE;
 459                 --idx;
 460                 --nrpages;
 461         }
 462         if (early_ioremap_debug)
 463                 printk(KERN_CONT "%08lx + %08lx\n", offset, fix_to_virt(idx0));
 464
 465         return (void *) (offset + fix_to_virt(idx0));
 466 }
 467
 468 void __init early_iounmap(void *addr, unsigned long size)
 469 {
 470         unsigned long virt_addr;
 471         unsigned long offset;
 472         unsigned int nrpages;
 473         enum fixed_addresses idx;
 474         unsigned int nesting;
 475
 476         nesting = --early_ioremap_nested;
 477         WARN_ON(nesting < 0);
 478
 479         if (early_ioremap_debug) {
 480                 printk(KERN_INFO "early_iounmap(%p, %08lx) [%d]\n", addr,
 481                        size, nesting);
 482                 dump_stack();
 483         }
 484
 485         virt_addr = (unsigned long)addr;
 486         if (virt_addr < fix_to_virt(FIX_BTMAP_BEGIN)) {
 487                 WARN_ON(1);
 488                 return;
 489         }
 490         offset = virt_addr & ~PAGE_MASK;
 491         nrpages = PAGE_ALIGN(offset + size - 1) >> PAGE_SHIFT;
 492
 493         idx = FIX_BTMAP_BEGIN - NR_FIX_BTMAPS*nesting;
 494         while (nrpages > 0) {
 495                 early_clear_fixmap(idx);
 496                 --idx;
 497                 --nrpages;
 498         }
 499 }
 500
 501 void __this_fixmap_does_not_exist(void)
 502 {
 503         WARN_ON(1);
 504 }
 505
 506 #endif /* CONFIG_X86_32 */